在人们对电能的需求不断增加和“碳中和”的大环境下,新能源技术的发展一路高歌猛进。太阳能、风能等清洁能源在电力系统上的应用受到自身不可控性的限制,而储能技术作为一种提高电网运行稳定性、提升电能质量的有效手段,已然成为目前的研究热点。一般的,为了提高能量的利用率,可通过各式各样的储能载体将能量储存起来,待到需要时将其释放。通过安装无功补偿装置解决生活中非线性负荷投入使用带来的功率因数较低等问题。为了在降低成本的同时具备储能能力和无功补偿的能力,本文以超级电容为储能单元接入模块化多电平换流器的储能系统为研究对象,研究其相应的工作原理和控制技术等。首先,从储能技术的研究现状着手,对现有的各种储能形式的应用场合、成本、以及技术成熟度等多方面比较分析,选用充电速度更快,寿命更长的超级电容作为储能单元。论述了目前几种常用的储能变流器的发展状况,分析各拓扑在使用过程中的优势和局限性,最终选择模块化多电平换流器（Modular multilevel converter,MMC）作为装置的储能变流器。其次,介绍了MMC的工作机理。利用基尔霍夫定律建立了MMC关于补偿电流和环流的数学模型。在储能单元和储能变流器选定的基础下,考虑超级电容接入MMC的方式,对比分析后选择工作效率高,控制手段简单的直接式DC/DC环节,采用状态空间平均法对不同状态下的储能模块进行模型化处理。通过介绍MMC和基于双向DC/DC环节的储能模块工作原理,进一步研究了基于超级电容的储能型MMC-SC拓扑结构、补偿原理。对MMC-SC的直流端,储能端,交流端功率进行分析推导,设计相应的有功动态平衡控制方法。为了提高传统双闭环控制策略对稳定直流电压的效果,研究了基于功率前馈的双闭环控制策略,实现超级电容的友好接入。再次,针对MMC-SC系统设计了相应电压电流控制策略。设计利用准PR电流控制策略对MMC-SC中环流的二倍频进行抑制和补偿电流的快速追踪。为了装置的稳定运行,基于有功动态平衡对MMC-SC的直流电压提出了三层控制:直流电压总体稳定,利用瞬时无功理论,通过正序有功电流实现总体稳定;直流电压相间平衡,利用环流的直流分量提供有功损耗,维持了MMC-SC各相的电容电压平衡;直流电压单元均衡,基于直流电压稳定控制和直流电压平衡控制利用有功修正调制波实现MMC-SC单元之间的直流电压平衡。最后,针对上述理论,本文在MATLAB/Simulink中搭建了N=4的MMC-SC模型,并且利用RT-LAB仿真平台进一步仿真。仿真结果表明,MMC-SC在三相不平衡的情况下可以较好的补偿无功和三相不平衡,且可以有效应对有功冲击,验证了所提的各控制策略的有效性。除此之外,进行了部分实验装置的搭建,介绍了主电路中各块电路板和控制器各块功能板的设计思路,以及部分该系统的软件设计。